1과목 기획 2장 태양광발전사업 환경분석

1 주변 기상, 환경 검토

1.1 일조시간, 일조량

(1) 일조시간

- 가조시간: 한 지역의 일출부터 일몰까지의 시간

- 일조시간: 가조시간 중 구름의 방해 없이 지표면에 태양이 비친 시간의 합

- 일조율 = 일조시간/가조시간 x 100[%]

- 가조시간 중 구름이 없을 때(청명, 운량 0[%])는 가조시간과 일조시간이 일치하므로 일조율이 1

 

(2) 일조량(일사량)의 개념

- 일정기간 동안 지표면에 일조강도[W/m²]를 적산한 값[Wh/m²]

- 단위: [kWh/m² day], [MJ/m² month], [MJ/m² year], [kcal/m² h]

  ※ 단위 환산: 1[kWh] = 3.6[MJ] = 860[kcal], 1[J] = 0.24[cal], 1[cal] = 4.2[J]

- 기상청에서는 일사량[MJ/m² year] 으로 표현

- 일조강도[W/m²]: 단위 시간당 단위 넓이에 입사되는 복사에너지의 세기, 일조강도=복사강도=일사강도

- 태양상수($E_0$): 1,367[W/m²]

 

(3) 일조량의 특징

- 지면위 관측 일조량은 대기권의 먼지, 수증기에 의해 흡수, 반사, 산란되어 태양상수($E_0$)의 약 70% 정도

- 일중 최대 일조량은 태양고도가 가장 높을 때(남중시)

- 1년 중 하지시가 최대

- 해안지역이 산악지역보다 일조량이 높음

 

(4) 최근 20년 일조량과 일조시간 평균값이 가장 높은 지역

- 일조량 1위: 대전

- 일조시간 1위: 부산

 

1.2 위도, 경도, 방위, 고도각

(1) 위도와 경도

- 위도

  ① 위도: 지구 표면의 수직선(추선)과 적도면이 이루는 각

  ② 위선: 같은 위도의 저점을 연결한 선(적도에 평행한 동심원)

  ③ 적도: 0˚ 위선이며 구면 좌표계의 기본 평면, 지구를 북반구와 남반구로 분할

  ④ 평지 고정식 어레이의 경우 그 지역의 위도와 같은 경사각일 때 연간 최대발전량

- 경도

  ① 경도: 북극부터 남극까지 그은 경선과 본초 자오선이 이루는 각

  ② 모든 경선은 반원을 그리며 평행되지 않음

  ③ 본초 자오선: 런던 그리니치 ㅊ천문대의 바로 밑을 통과하는 자오선

  ④ 본초 자오선 기준 동쪽 지점을 동반구, 서쪽 지점을 서반구, 본초자오선의 대척지는 서경 180˚ = 동경 180˚

  ⑤ 평지 고정식 어레이의 경우 경도는 일출과 일몰시간 차이만 존재, 발전량 영향 미치지 않음

 

(2) 방위

- 자오선을 기준으로 남, 북을 정하고 그와 수직인 직선을 기준으로 동, 서를 정함

- 동, 서, 남, 북의 네 방향을 4방위라 하고 이를 세분하여 8방위, 16, 24, 32방위로 이름 붙임

- 정북(True north)이 방위각의 기준(0), 시계방향(동쪽)으로 수평각으로 표시

- 고정식 태양광 어레이에서는 모듈을 정남향으로 설치해야 최대 발전량을 얻음

 

(3) 고도각

- 지구의 북반구와 남반구

  ● 북반구: 적도에서 북극까지 지역, 어레이 설치 시 남향 설치가 최적

  ● 남반구: 적도에서 남극까지 지역, 어레이 설치 시 북향 설치가 최적

  ● 북회귀선: 하지 때 태양이 천정을 지나는 선(23.26˚)

  ● 적도: 춘분, 추분 때 태양이 천정을 지나는 선(0˚)

  ● 남회귀선: 동지 때 태양이 천정을 지나는 선(23.26˚)

 

- 태양의 복사에너지 결정요소

  ① 천문 지리적 요소: 태양과 지구사이의 거리, 태양의 천정각, 관측 지점의 고도, 지표면 알베도, 태양과 지구사이의 거리

      ※ 알베도: 태양으로부터 지표면에 도달한 일조(일사)가 대기나 지표면에 의해서 반사되는 비율, 대기를 포함한 지구의 알베도는 평균 약 30[%] 정도

  ② 태양의 복사에너지 감쇠성분: 구름, 흡수기체(수증기, 오존, 이산화탄소 등), 에어로졸

 

- 태양의 고도(각)

  ① 고도(각): 직달광과 지평면이 이루는 각도(지평면과 태양의 중심이 이루는 각도)

  ② 남중고도(각): 남중고도(각)는 하루 중 태양의 고도가 가장 높을 때의 고도(각)

      ㉮ 동지 시 남중고도(각) = $90^\circ - \phi - 23.5^\circ$ 

      ㉯ 하지 시 남중고도(각) = $90^\circ - \phi + 23.5^\circ$

      ㉰ 춘분, 추분 시 남중고도(각) = $90^\circ - \phi$

      ● $\phi$: 그지역의 위도[˚]

      ● 하지 때 그림자가 가장 짧고, 동지 때 그리자가 가장 김

 

1.3 설치 가능여부 조사

(1) 태양광발전시스템 건설을 위한 흐름도

  ① 현장여건분석

  ② 시스템설계

  ③ 구성요소제작

  ④ 기초공사

  ⑤ 구조물설치

  ⑥ 모듈설치

  ⑦ 간선공사

  ⑧ 인버터설치

  ⑨ 시운전

  ⑩ 운전개시

 

(2) 태양광발전사업 추진 시 주요 검토사항

  ① 사업부지 정보(방위 및 지형 조사) 및 관계법령 검토

  ② (소규모)환경영향평가 검토

  ③ 개발행위 가능 여부 검토(환경 포함), 접근 도로 확인(공사 진입로)

  ④ 계통연계 조사(지역 한전, 선로 인입거리)

  ⑤ 민원 예측(인근 마을)

  ⑥ 지장물 및 분묘, 음영 여부 조사

  ⑦ 경사도 조사(토목 관련)

  ⑧ 가용 용량산정(어레이 배치)

  ⑨ 사업의 경제성 분석(소득세, 금융비용 포함)

 

(3) 사업부지 정보 및 관계법령 검토

- 토지정보 조사: 공시지가, 지목, 면적, 소유주, 방위, 지형

  ① 토지이용계획 열람, 지적공부 등을 통한 부지경계 확인

  ② 지목, 면적, 소유주, 공시지가, 경사도, 방위 등 해당 지번에 대한 기초정보 수집

- 관계법령 검토: 국토의 계획 및 이용에 관한 법률, 전기사업법, 신에너지법 등

  ① 해당 지역 및 지구에 대한 행위제한 검토(국토교통부 제공 토지이용 규제정보 서비스(토지이음): http://www.eum.go.kr/)

  ② 산지의 경우 산지정보조회(산림청: https://www.forest.go.kr/newkfsweb/html/HtmlPage.do?pg=/fli/UI_KFS_7006_010100.html&orgId=fli&mn=KFS_02_05_01_02)

 

1.4 주변 환경조건 및 기후자료 분석 등

(1) 주변 환경조건

- 발전량에 영향을 미치는 요건

  ① 대상지역의 일조량이 풍부하고, 일조시간이 길어야 함

  ② 일조강도가 높고, 일조량의 변동이 적어야 함

  ③ 어레이 배치를 정남향으로 가능하여야 함

  ④ 동쪽~남쪽~서쪽까지 음영이 없어야 함

  ⑤ 일조량은 연간 4,000[MJ] 이상이어야 함

  ⑥ 일조시간은 1일 평균 3.5시간 이상이어야 함

  ⑦ 연평균 온도가 낮은 지역일수록 발전량은 증가

      ● 대상 부지 주변에 물이 있으면, 주위온도를 낮추어 줌

 

- 주변 환경

  ① 집중호우 및 홍수의 피해 가능성 여부

  ② 태풍 등 기상재해 발생 여부

  ③ 수목에 의한 음영 발생가능성 여부

  ④ 공해, 염해, 오염 발생원의 유무

  ⑤ 새의 서식지 또는 철새의 이동경로 인지 유무

  ⑥ 문화재 발굴 가능성

 

- 자연환경 요소 검토

  ① 지반 및 지질 검토: 흙 또는 암반, 기초의 지내력 검토

  ② 생태 및 녹지 자연도: 식생의 분포, 야생동물의 출몰 여부

  ③ 토지의 이용: 주변 토지의 이용 형태

  ④ 주변경관과의 조화

  ⑤ 진입도로(접근성) 및 민가와의 거리 등

 

- 인허가 검토

  ① 전기(발전)사업 인허가(지방자치단체 별 조례상이)

  ② 개발행위 허가(민원 고려)

  ③ (소규모)환경영향평가 검토

  ④ 지역 및 토지이용에 관한 법령 등 검토

 

- 계통연계

  ① 송배전용 전기설비 이용계약

  ② 특고압 일반선로 이용 가능성 여부

  ③ 연계점의 위치 및 거리

  ④ 500[kW] 미만 저압연계 가능성 검토(무상 부지 제공)

 

- 경제성

  ① 부지 매입가격 및 인허가 비용, 시설공사비

  ② 계통한계가격(SMP), 공급인증서(REC)가중치 적용여부

  ③ 전력판매금액 산출

      ㉠ 태양광 발전전력의 판매액은 SMP와 RPS제도에 따른 REC에 따라 결정

      ㉡ SMP(System Marginal Price): 거래 시간대별로 일반발전기(원자력, 석탄 외의 발전기)의 전력량에 대해 적용하는 전력 시장가격(원/kWh)으로서, 비 제약발전계획을 수립한 결과 시간대별로 출력이 할당된 발전기의 유효 발전가격(변동비) 가운데 가장 높은 값으로 결정

 

- 부지선정 시 고려사항

  ① 지리적: 토지의 방향, 토지의 지질

  ② 지정학적: 연평균 일사량 및 일조시간

  ③ 행정: 인허가 관련 규제

  ④ 건설: 부지의 접근성 및 주변환경

  ⑤ 계통연계: 전력계통 인입선 위치와 계통병입 가능한 용량

  ⑥ 경제성: 부지 매입비 및 공사비

 

(2) 기후자료 분석

- 기상청 기상자료개방포털 이용(https://data.kma.go.kr/)

  ① 제공정보: 지상, 해양, 고층, 항공관측, 위성, 레이더, 수치예보모델자료 등 총 30조류의 날씨데이터

  ② 기온, 강수량 등 찾고 싶은 지역의 날씨데이터를 지도에서 쉽게 찾을 수 있음

  ③ 기온분석, 강수량분석, 극값순위, 기후평년값, 장마, 황사일수, 폭염일수, 열대야일수, 24절기 등 18종류의 기후통계분석 정보 이용가능

  ④ 에너지 사업을 계획할 때, 건설 입지를 선정할 때 통계자료를 이용할 수 있음

 

- 기상관측 데이터

  ① 종관기상관측: 종관규모의 날씨를 파악하기 위하여 정해진 시각에 모든 관측소에서 같은 시간에 실시하는 지상관측

  ② 종관규모: 일기도에 표현되어 있는 보통의 고기압이나 저기압의 공간적 크기 및 수명, 주로 매일의 날씨 현상을 뜻함

  ③ 자료 형태: 분, 시간, 일, 월, 연

  ④ 제공기간: 1904년~ (지점별, 요소별 상이)

  ⑤ 제공지점: 102개

  ⑥제공요소: 기온, 강수, 바람, 기압, 습도, 일사, 일조, 눈, 구름, 시정, 지면상태, 지면·초상온도, 일기현상, 증발량, 현상번호

 

- 태양광 자원지도 정보 이용하기

  ① 태양기상자원지도(Solar map)는 다양한 기상정보와 지형정보를 이용하여 지표면에 도달하는 태양에너지의 강도를 시공간에 대하여 통계 분석하여 표출한 자료로써 국립기상과학원에서 제공, 태양광에너지를 전천일사량, 직달일사량, 산란일사량으로 나누어 제공

  ② Link: https://data.kma.go.kr/data/weatherResourceMap/selectWeatherResourceMapSla.do

기상자료개방포털[데이터:응용기상:기상자원지도:태양광자원지도:자료]

 

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